Munich Quantum Valley: Bayerns Beitrag zur nationalen und europäischen Quantenstrategie

Die Bayerische Akademie der Wissenschaften, die Fraunhofer-Gesellschaft e.V., die Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft e.V. und die beiden Münchner Universitäten LMU und TU München schließen sich mit der Unterzeichnung des Memorandum of Understanding zusammen, um mit gebündelter Expertise das Munich Quantum Valley einzurichten.

Bayerns Beitrag zur nationalen und europäischen Quantenstrategie

Das Munich Quantum Valley soll als bayerische Initiative eine wesentliche Säule in einer nationalen und europäischen Quantenstrategie sein und mit internationalen Zentren wie dem Silicon Valley, Boston, Shanghai und Tokyo auf Augenhöhe agieren. Die bayerische Forschungsallianz startet damit auch in den nationalen Wettbewerb um die für Quantenwissenschaften und -technologien vorgesehenen Fördergelder von rund 2 Milliarden Euro. Ziel der Initiative ist es, die Forschung und den Einsatz von Quantentechnologien in Deutschland und Europa anzuführen, weltweit konkurrenzfähig zu sein und in Bayern alle weiteren Aktivitäten zu koordinieren. Der Standort München deckt das innovative Forschungsfeld durch die beteiligten Einrichtungen umfassend ab. Zwei Akademie-Institute, das Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung und das Leibniz-Rechenzentrum, engagieren sich maßgeblich und seit langem auf diesem Feld.

Finanzierung und Drei-Punkte-Plan

Das Munich Quantum Valley soll in Bayern ein einzigartiges Umfeld für die Schaffung von geistigem Eigentum, Gründung von Start-up-Unternehmen und die Einführung der Quantentechnologien in weiten Bereichen der Industrie etablieren und gleichzeitig Bayerns Strahlkraft für Spitzenforschung erhöhen. Insgesamt gibt der Freistaat 300 Millionen Euro für die Initiative, davon 120 Millionen in 2021 und 2022. Die Initiative verfolgt einen Drei-Punkte-Plan: 1. Einrichtung eines Zentrums für Quantencomputing und Quantentechnologien (ZQQ), 2. Errichtung eines Quantentechnologieparks und 3. Wissenschaftliche Qualifizierung und Weiterbildung der Forschenden, die Rekrutierung von Spitzenforschern und -forscherinnen sowie die Sicherung kritischer IP-Rechte.

Maßgebliche Beteiligung des Walther-Meißner-Instituts (WMI)

„Das Munich Quantum Valley ist ein wichtiger Meilenstein zur Sicherung des Stand-orts Deutschland in einem wichtigen Zukunftsfeld“, sagt Rudolf Gross, Co-

Direktor des Walther-Meißner-Instituts der BAdW in Garching. Das WMI hat das Munich Quantum Valley maßgeblich mitinitiiert. Es prägt durch zahlreiche wissenschaftliche und technische Pionierarbeiten seit langem das Feld der Quantenwissenschaften und -technologien. Diese reichen von der Entdeckung der Fluss-Quantisierung, des intrinsischen Josephson-Effekts und der ultrastarken Licht-Materie-Wechselwirkung bis hin zur Entwicklung der Quantenmikrowellentechnologie und der Kryotechnik für den Betrieb von supraleitenden Quantencomputern. Das WMI etablierte ferner die Nano- und Dünnschichttechnologie für supraleitende Quanten-prozessoren und stellt seit mehr als 15 Jahren supraleitende Quantenbits und hybride Quantensysteme her. In zahlreichen koordinierten Forschungsprogrammen legte das WMI als Initiator und Koordinator die Basis für das Munich Quantum Valley. Es stellte von 2003-2015 den Sprecher des Sonderforschungsbereichs 631 – des ersten SFBs in Deutschland zur Quanteninformationsverarbeitung – und koordinierte von 2006-2019 den Forschungsbereich Quanten-Nanophysik des Exzellenzclusters Nano-systems Initiative Munich (NIM). Heute stellt das WMI einen der Sprecher des Exzellenzclusters Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST) und koordiniert das europäische Flagship-Projekt zur Quantenmikrowellenkommunikation sowie BMBF-Projekte zum Quantenradar oder zum Bau eines deutschen Quantencomputers auf der Basis supraleitender Qubits. Das WMI beheimatet auch das Venture Lab Quantum der TUM und hat mit Jan Goetz – einem der Gründer der Firma IQM – bereits einen erfolgreichen QuantumTech-Gründer ausgebildet. 

Bedeutung des Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) im Bereich Quantencomputing

Das Leibniz-Rechenzentrum unterstützt das Munich Quantum Valley und ist aktiv im Bereich des Quantencomputing: Es stellt auf seinem Höchstleistungsrechner Super-MUC-NG bereits jetzt einen Quantencomputingsimulator mit 42 Qubit bereit. Mit der erfolgreichen ‚Bavarian Quantum Computing eXchange‘, kurz BQCX, bietet das LRZ ein monatliches Forum für die bayerische Quanten-Community. Es vernetzt die Forscherinnen und Forscher, stellt neue Technologien in diesem Bereich vor, dient dem Erfahrungsaustausch und der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. „Wir arbeiten daran, unseren Nutzerinnen und Nutzern Zugang zu verschiedener, bereits auf dem Markt befindlicher Quantencomputing-Hardware zu ermöglichen und das dafür notwendige Ökosystem aufzubauen, um damit den Forschungsstandort Bayern zu unterstützen“, so Dieter Kranzlmüller, Leiter des LRZ. Das umfasst so-wohl die Entwicklung von Software und Algorithmen, als auch die Unterstützung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Expertise und umfangreichen Weiterbildungs- und Trainingsmöglichkeiten.

Quantentechnologien – Technologien der Zukunft

Man erwartet, dass Quantencomputer und -simulatoren Probleme lösen werden, die sich selbst auf den leistungsfähigsten Supercomputern nicht berechnen lassen. Das eröffnet neue Möglichkeiten bei der Lösung komplexer Optimierungsprobleme, bei der Entwicklung neuer Materialien, chemischer Verbindungen und Pharmazeutika, in der Bewertung von Investmentstrategien und Wirtschaftsentwicklungen im Finanz-wesen, aber auch für das Maschinelle Lernen und die Künstliche Intelligenz. Die Quantenkommunikation wird dank abhörsicherem Schlüsselaustausch und effizienter Kommunikationsmittel ein Kernbestandteil künftiger sicherer Datennetzwerke und Plattformen gegen Cyberangriffe sein. Quantentechnologien erlauben auch die Entwicklung einer neuen Generation von Sensoren und Uhren, mit weitreichender Wirkung auf Navigation, Medizin, Biologie und Verkehr.